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可用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的定子靜葉系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):12140726閱讀:366來源:國知局
可用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的定子靜葉系統(tǒng)的制作方法與工藝

本發(fā)明一般針對(duì)在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的定子靜葉翼面,并且更具體地針對(duì)用于定子靜葉翼面的支撐系統(tǒng)。



背景技術(shù):

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括從殼體向內(nèi)徑向延伸的多排靜止壓縮機(jī)定子靜葉,并且包括附接至轉(zhuǎn)子組件以用于使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的多排可轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)葉片。常規(guī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括帶有多個(gè)靜止翼面的段,這些靜止翼面共同地稱為定子。定子段在穩(wěn)定的氣體壓力載荷下沿上游方向偏轉(zhuǎn),并且該偏轉(zhuǎn)取決于段被如何約束至外殼而圍繞圓周變化。段的未被約束端偏轉(zhuǎn)得更多并且到上游轉(zhuǎn)子盤具有較小的軸向間隙。這個(gè)問題已經(jīng)在美國專利8,123,354 B2中提出,但是其要求至少十三個(gè)定制部件以及至少二十二個(gè)步驟以組裝定子。因此,存在需求以便控制定子靜葉翼面的偏轉(zhuǎn)和對(duì)準(zhǔn),從而以更高效的方式形成定子。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

可用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的定子組件被公開,并且該定子組件被構(gòu)造成約束內(nèi)端壁和外端壁從而限制偏轉(zhuǎn)并防止相對(duì)于相鄰的葉片轉(zhuǎn)子盤的間隙損失。定子組件可以由多個(gè)定子靜葉形成,定子靜葉具有用第一徑向外連接條聯(lián)接在一起的內(nèi)端壁和外端壁。在至少一個(gè)實(shí)施例中,第一和第二徑向外連接條可以形成第一和第二定子靜葉段,第一和第二定子靜葉段一起形成周向延伸的定子組件??梢杂孟拗破D(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)周向延伸的對(duì)準(zhǔn)銷使內(nèi)端壁和外端壁聯(lián)接在一起。定子組件可以包括從內(nèi)端壁向內(nèi)徑向延伸的一個(gè)或多個(gè)可變形密封件,由此可變形密封件可以包括面朝上游的接觸表面以及在徑向上面朝內(nèi)的接觸表面。

在至少一個(gè)實(shí)施例中,用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的定子組件可以包括多個(gè)定子靜葉,該多個(gè)定子靜葉的每一個(gè)由總體細(xì)長的翼面形成,該翼面具有前緣,后緣,壓力側(cè),吸入側(cè),聯(lián)接至第一端部的內(nèi)端壁,以及聯(lián)接至第二端部的外端壁,該第一端部與第二端部相對(duì)。定子組件還可以包括聯(lián)接至一部分定子靜葉的每個(gè)外端壁的第一徑向外連接條,以及在相鄰的內(nèi)端壁之間延伸以便使相鄰的內(nèi)端壁聯(lián)接在一起的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷。定子組件可以包括附接至內(nèi)端壁的一個(gè)或多個(gè)前部內(nèi)密封環(huán),以及聯(lián)接至前部內(nèi)密封環(huán)的至少一個(gè)徑向內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)可變形密封件。

在至少一個(gè)實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)定子靜葉可以與內(nèi)端壁和外端壁形成為整體。在另一實(shí)施例中,每個(gè)定子靜葉可以與內(nèi)端壁和外端壁形成為整體。第一徑向外連接條可以定位在外端壁的徑向外表面中的凹陷內(nèi)。第二徑向外連接條可以聯(lián)接至沒有附接至第一徑向外連接條的其余定子靜葉的每個(gè)外端壁,由此形成第一定子靜葉段和第二定子靜葉段,第一定子靜葉段和第二定子靜葉段一起形成周向延伸的定子組件。定子組件還可以包括一個(gè)或多個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)槽,該一個(gè)或多個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)槽定位在第一和第二定子靜葉段之間的兩個(gè)界面中的至少一個(gè)中。

定子組件的內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷可以由一個(gè)或多個(gè)周向延伸的前部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷以及一個(gè)或多個(gè)周向延伸的后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷形成。周向延伸的前部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷可以定位在總體細(xì)長的翼面的前部,并且周向延伸的后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷可以定位在總體細(xì)長的翼面的后部。

定子組件還可以包括在相鄰的外端壁之間延伸以便使相鄰的外端壁聯(lián)接在一起的一個(gè)或多個(gè)外對(duì)準(zhǔn)銷。外對(duì)準(zhǔn)銷可以由一個(gè)或多個(gè)周向延伸的前部外對(duì)準(zhǔn)銷以及一個(gè)或多個(gè)周向延伸的后部外對(duì)準(zhǔn)銷形成。周向延伸的前部外對(duì)準(zhǔn)銷可以定位在總體細(xì)長的翼面的前部,并且周向延伸的后部外對(duì)準(zhǔn)銷可以定位在總體細(xì)長的翼面的后部。

定子組件還可以包括附接至后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷的后部的內(nèi)端壁的一個(gè)或多個(gè)后部內(nèi)密封環(huán)。定子組件還可以包括聯(lián)接到至少一個(gè)后部內(nèi)密封環(huán)的徑向內(nèi)表面的一個(gè)或多個(gè)可變形密封件。

該定子組件的優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件可以由六個(gè)現(xiàn)成部件和六個(gè)定制部件形成,僅要求大約17個(gè)步驟以制造并完成組裝,由此與常規(guī)系統(tǒng)相比節(jié)省了時(shí)間和金錢并且降低了復(fù)雜性。

該定子組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件不需要焊接、硬涂覆或應(yīng)力釋放。

該定子組件的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件不需要機(jī)加工整個(gè)組件,這減少了舉升時(shí)間和對(duì)于大型機(jī)加工工具的需求。

該定子組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件不需要涂覆整個(gè)組件,這減少了舉升時(shí)間、對(duì)于設(shè)備的需求以及航運(yùn)成本。

該定子組件的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件使得能夠在不切割或焊接密封環(huán)的情況下更換密封環(huán)。

該定子組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件使得能夠在不切割或焊接單個(gè)翼面的情況下更換單個(gè)翼面。

該定子組件的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件允許在發(fā)動(dòng)機(jī)之間混用蓋子和底座半部(base halves),從而降低維修庫存和處理成本。

該定子組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件提供可以由90度段形成的靈活的構(gòu)造,以便進(jìn)一步降低維修庫存和處理成本,并且增加組裝和拆卸的容易性。

該定子組件的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件可以提供機(jī)械阻尼。

該定子組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,可以螺栓連接內(nèi)密封環(huán)和外密封環(huán),由此提供容易的組裝和更換。

該定子組件的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,該定子組件可以消除在常規(guī)的定子組件中由于分段而導(dǎo)致的泄漏。

下面更詳細(xì)地描述這些和其他實(shí)施例。

附圖說明

包括在說明書中并形成說明書的一部分的附圖示出了當(dāng)前公開的發(fā)明的實(shí)施例,并且與說明書一起公開了本發(fā)明的原理。

圖1是在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)定子靜葉段的透視圖。

圖2是在圖1中的截面線2-2處截取的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓縮機(jī)定子靜葉段的橫截面視圖。

圖3是在圖2中的細(xì)節(jié)線3-3處截取的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的定子組件的透視細(xì)節(jié)圖。

圖4是沿圖3中的截面線4-4截取的定子組件的翼面的橫截面視圖。

圖5是在圖4中的細(xì)節(jié)線5-5處截取的定子組件的內(nèi)端壁的細(xì)節(jié)圖。

圖6是在圖4中所示的定子組件的內(nèi)端壁的細(xì)節(jié)圖。

具體實(shí)施方式

如在圖1-6中所示,可用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12中的定子組件10被公開,并且該定子組件10被構(gòu)造成約束內(nèi)端壁和外端壁14、16從而限制偏轉(zhuǎn)并防止相對(duì)于相鄰的葉片轉(zhuǎn)子盤18的間隙損失。定子組件10可以由具有內(nèi)端壁和外端壁14、16的多個(gè)定子靜葉20形成,多個(gè)定子靜葉20由第一徑向外連接條(tie bar)聯(lián)接在一起。在至少一個(gè)實(shí)施例中,如在圖3中所示,第一和第二徑向外連接條22、24可以形成第一和第二定子靜葉段26、28,該第一和第二定子靜葉段26、28一起形成周向延伸的定子組件10??梢杂孟拗破D(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)周向延伸的對(duì)準(zhǔn)銷30而使內(nèi)端壁和外端壁14、16聯(lián)接在一起。定子組件10可以包括從內(nèi)端壁14向內(nèi)徑向延伸的一個(gè)或多個(gè)可變形密封件32。

在至少一個(gè)實(shí)施例中,用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)12的定子組件10可以由多個(gè)定子靜葉20形成,如在圖3中所示,每個(gè)靜葉20由總體細(xì)長的翼面34形成,翼面34具有前緣36;后緣38;壓力側(cè)40;吸入側(cè)42,該吸入側(cè)在與壓力側(cè)40相對(duì)的翼面34的一側(cè)上;聯(lián)接至第一端部44的內(nèi)端壁14,以及聯(lián)接至第二端部46的外端壁16,該第二端部46與第一端部44相對(duì)。在至少一個(gè)實(shí)施例中,如在圖4中所示,定子靜葉20中的一個(gè)或多個(gè)可以與內(nèi)端壁14和外端壁16形成為整體。在又一個(gè)實(shí)施例中,定子靜葉20中的每一個(gè)可以與內(nèi)端壁14和外端壁16形成為整體。可以在沒有焊接連接的情況下移除并更換總體細(xì)長的翼面34。

定子組件10可以包括第一徑向外連接條22,第一徑向外連接條22可以聯(lián)接到至少一部分定子靜葉20中的每個(gè)外端壁16。第一徑向外連接條22可以定位在外端壁16的徑向外表面58中的凹陷56內(nèi)。第一徑向外連接條22可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)連接器60而附接至外端壁16。在至少一個(gè)實(shí)施例中,如在圖3中所示,一個(gè)或多個(gè)連接器60可以定位成與外端壁16上的第一周向端部62相鄰,并且一個(gè)或多個(gè)連接器60定位成與外端壁16上的第二周向端部64相鄰,第二周向端部位于與第一周向端部62相對(duì)的外端壁16的端部上。在至少一個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)連接器60可以由一個(gè)或多個(gè)螺栓、螺釘、鉚釘、以及已經(jīng)存在或尚未想到的其他連接器形成,但是不限于上述內(nèi)容。在至少一個(gè)實(shí)施例中,連接器60可以由多個(gè)連接器60形成,諸如但不限于,與外端壁16上的第一周向端部62相鄰的三個(gè)連接器,以及與外端壁16上的第二周向端部64相鄰的三個(gè)連接器60。在至少一個(gè)實(shí)施例中,第一徑向外連接條22可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)螺栓66而附接至外端壁16,該一個(gè)或多個(gè)螺栓66與外端壁16上的第一周向端部62相鄰。

定子組件10還可以包括聯(lián)接至沒有附接至第一徑向外連接條22的其余定子靜葉20的每一個(gè)的外側(cè)壁的第二徑向外連接條24,以便形成第二定子靜葉段28。類似地,第一徑向外連接條22可以使多個(gè)定子靜葉20聯(lián)接在一起以便形成第一定子靜葉段26。第一和第二徑向外連接條22、24形成第一定子靜葉段26和第二定子靜葉段28,第一定子靜葉段26和第二定子靜葉段28一起形成周向延伸的定子組件10。在至少一個(gè)實(shí)施例中,第一和第二定子靜葉段26、28可以每一個(gè)形成定子組件10的一半,并且可以在水平中點(diǎn)68處聯(lián)接在一起。第一和第二定子靜葉段26、28在其他實(shí)施例中可以具有其他構(gòu)造。

定子組件10還可以包括一個(gè)或多個(gè)防轉(zhuǎn)動(dòng)槽70,如圖3中所示,該防轉(zhuǎn)動(dòng)槽位于第一和第二定子靜葉段26、28之間兩個(gè)界面72的至少一個(gè)中。定子組件10可以包括第一防轉(zhuǎn)動(dòng)槽74,第一防轉(zhuǎn)動(dòng)槽74定位在定子組件10的第一側(cè)78上的位于第一和第二定子靜葉段26、28之間的第一界面76處;以及第二防轉(zhuǎn)動(dòng)槽80,第二防轉(zhuǎn)動(dòng)槽80定位在定子組件10的第二側(cè)84上的位于第一和第二定子靜葉段26、28之間的第二界面82處,該第二側(cè)84位于與第一側(cè)78總體相對(duì)的定子組件10的一側(cè)上。防轉(zhuǎn)動(dòng)槽70可以至少部分地延伸至第一和第二定子靜葉段26、28的兩者中。防轉(zhuǎn)動(dòng)槽70可以不延伸至外端壁16的上游邊緣86或外端壁16的下游邊緣88。

如在圖4-6中所示,定子組件10還可以包括在相鄰的內(nèi)端壁14之間延伸以便使相鄰的內(nèi)端壁14聯(lián)接在一起的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷48。在至少一個(gè)實(shí)施例中,內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷48可以由一個(gè)或多個(gè)周向延伸的前部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷90以及一個(gè)或多個(gè)周向延伸的后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷92形成。周向延伸的前部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷90可以定位在總體細(xì)長的翼面34的前部,并且周向延伸的后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷92可以定位在總體細(xì)長的翼面34的后部。

定子組件10還可以包括在相鄰的外端壁16之間延伸以便使相鄰的外端壁16聯(lián)接在一起的一個(gè)或多個(gè)外對(duì)準(zhǔn)銷94。在至少一個(gè)實(shí)施例中,外對(duì)準(zhǔn)銷94可以由一個(gè)或多個(gè)周向延伸的前部外對(duì)準(zhǔn)銷96和一個(gè)或多個(gè)周向延伸的后部外對(duì)準(zhǔn)銷98形成。周向延伸的前部外對(duì)準(zhǔn)銷96可以定位在總體細(xì)長的翼面34的前部,并且周向延伸的后部外對(duì)準(zhǔn)銷98可以定位在總體細(xì)長的翼面34的后部。

如在圖5和6中所示,定子組件10可以包括附接至內(nèi)端壁14的一個(gè)或多個(gè)前部內(nèi)密封環(huán)50,以及聯(lián)接至前部內(nèi)密封環(huán)50的一個(gè)或多個(gè)徑向內(nèi)表面54的一個(gè)或多個(gè)可變形密封件52。在至少一個(gè)實(shí)施例中,前部內(nèi)密封環(huán)50可以是可移除的。前部內(nèi)密封環(huán)50可以與一個(gè)或多個(gè)連接器60附接,諸如但不限于,前部軸向螺栓108。同樣地,在至少一個(gè)實(shí)施例中,前部內(nèi)密封環(huán)50沒有經(jīng)由焊接而附接,由此使得更換較快且成本較低。如在圖6中所示,可變形密封件52可以包括面朝上游的接觸表面110以及在徑向上面朝內(nèi)的接觸表面112。面朝上游的接觸表面110可以適于與上游轉(zhuǎn)子盤18接觸,而對(duì)于任一部件都沒有機(jī)械磨損(distress)或熱損傷的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)由靜葉的氣體載荷以及在前部和后部內(nèi)密封環(huán)50、100上的壓力而導(dǎo)致沿箭頭114施加力時(shí),能夠發(fā)生接觸??勺冃蚊芊饧?2可以是(但不限于是)蜂窩形密封件。在至少一個(gè)實(shí)施例中,前部內(nèi)密封環(huán)50可以附接至在前部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷90的前部的內(nèi)端壁14。一個(gè)或多個(gè)涂層116可以被涂覆至可變形密封件52,諸如但不限于,面朝上游的接觸表面110或在徑向上面朝內(nèi)的接觸表面112,或者兩者,以便在可變形密封件52已經(jīng)經(jīng)受磨損時(shí)恢復(fù)密封。

在另一個(gè)實(shí)施例中,前部內(nèi)密封環(huán)50可以由諸如但不限于形狀記憶合金的材料形成。這樣的材料能夠使得當(dāng)由摩擦接觸加熱時(shí),前部內(nèi)密封環(huán)50偏離與上游轉(zhuǎn)子盤18的接觸。與常規(guī)系統(tǒng)相比,諸如經(jīng)由精密鑄造而由形狀記憶材料形成前部內(nèi)密封環(huán)50可以是更加成本有效的。

定子組件10可以包括附接至在后部內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷92后部的內(nèi)端壁14的一個(gè)或多個(gè)后部內(nèi)密封環(huán)100。一個(gè)或多個(gè)可變形密封件102可以聯(lián)接至后部內(nèi)密封環(huán)100的徑向內(nèi)表面104。聯(lián)接至后部內(nèi)密封環(huán)100的可變形密封件102可以是蜂窩形密封件或其他密封件。后部內(nèi)密封環(huán)100可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)連接器60而聯(lián)接至內(nèi)端壁14,該一個(gè)或多個(gè)連接器60諸如但不限于后部軸向螺栓106。

在至少一個(gè)實(shí)施例中,定子組件10可以由六個(gè)定制部件以及六個(gè)現(xiàn)成部件形成,諸如之前描述的螺栓和銷。定子組件10可以包括總體細(xì)長的翼面34,第一徑向外連接條22,前部內(nèi)密封環(huán)50,后部內(nèi)密封環(huán)100,前部可變形密封件52,后部可變形密封件102,外徑向螺栓60,外徑向銷,外對(duì)準(zhǔn)銷94,內(nèi)對(duì)準(zhǔn)銷48,后部軸向螺栓106,以及前部軸向螺栓108。

制造定子組件10的方法可以包括比常規(guī)系統(tǒng)更少的步驟。在至少一個(gè)實(shí)施例中,定子組件10可以由大約十七個(gè)步驟形成,包括:從鍛件或鑄件中銑削翼面34;涂覆翼面流路徑表面;從軋制環(huán)中車削外環(huán);從軋制環(huán)中車削前部內(nèi)密封環(huán)50;從軋制環(huán)中車削后部內(nèi)密封環(huán)100;在外環(huán)中鉆孔;在前部內(nèi)密封環(huán)50中鉆孔;在后部內(nèi)密封環(huán)100中鉆孔;將前部可變形密封件52釬焊至前部內(nèi)密封環(huán)50;將后部可變形密封件102釬焊至后部內(nèi)密封環(huán)100;車削或磨削前部可變形密封件52的內(nèi)直徑;車削或磨削后部可變形密封件102的直徑;將外環(huán)切成兩半;將前部內(nèi)密封環(huán)50切成兩半;將后部內(nèi)密封環(huán)100切成兩半;利用螺栓60和銷48、90、92、96、98、線鉆(line drill)、鉸擴(kuò)的徑向銷孔以及柱形緊固件而將翼面34和環(huán)50、102組裝在一起;以及可選地修整流路徑涂層。

為了說明、解釋并描述本發(fā)明實(shí)施例的目的而提供上述內(nèi)容。這些實(shí)施例的修改和改變對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是明顯的,并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下做出上述修改和改變。

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